年产30万吨甲醇工艺设计毕业论文

1、本科毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Process Design of 300 kt/a Methanol Synthesis Secti矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。摘要 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Abstract.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言 1.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。第一章概述2 .彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.1甲醇的概述 2.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.1.1理化性质 2.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1.2希9法2 .茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.1.3用途3.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.2由CO 和H2合成甲醇 .3.籟丛妈羥为贍债蛏练淨。1.2.1高压法3.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2.2低压法3渗釤呛俨匀

2、谔鱉调硯錦。1.2.3中压法5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.3甲醇生产技术的发展趋势 5擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第一章工艺流程设计 6.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.1甲醇合成 6.坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.1.1反应方程式6.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.1.2合成法反应机理 6.買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.1.3甲醇合成塔的选择 9綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.1.4催化剂的选用 10驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.1.5合成工序工艺操作条件的论证与确定 1 2猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.1.6低压Lurgi甲醇合成工艺 13锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第三章生产工艺计算 16構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.1甲醇生产的物料平衡

3、计算1.6輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.1.1合成工段物料衡算16尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。II3.2甲醇生产的能量平衡计算 21识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.2.1合成工段能量衡算21凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。3.2.2冷凝器能量计算23 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。第四章主要设备计算及选型 26 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.1合成系统主要设备的计算及选型26 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.1.1甲醇合成塔的设计 26 阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。4.1.2水冷器的工艺设计 30氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。4.1.3甲醇分离器33 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.1.4循环压缩机的选型 33怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.2控制仪表的选择34

4、 谚辞調担鈧谄动禪泻類。结论34 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。错误！未定义书签。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库参考文献35鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。附录36纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。年产30万吨甲醇合成工段工艺设计摘要：甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳化学的基础产品，在国民 经济中占有十分重要的地位。近年来，随着甲醇下游产品的开发，特别是甲醇燃料的推广 应用，甲醇的需求大幅度上升。因此开展了此年产30万吨的甲醇项目。对目前现有的各种生产工艺进行对比分析，确定选用低压Lurgi工艺获得粗甲醇。根据所掌握的知识对甲醇合成工段进行了物料衡算、能量衡算、主要设备相关数据计算及相关附属设备的选型及 计算，合

5、成甲醇所选的反应器是列管式的甲醇合成塔，并做出了带控制点的工艺流程图和 合成塔设备图。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。关键词：甲醇；合成；工艺设计IProcess Design of 300 kt/a Methanol Synthesis Section濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。Abstract: Methanol is a raw material which is extremely important for organic chemical in dustry, and it can be used as fur nace oil. Metha nol is also the basic produ

6、cts of the carb on chemistry and it is very importa nt in n ati onal economy. In rece nt years, the dema nd for the metha nol rises by a large margin with the developme nt of the products which are made from methanol, especially the application and popularization of the methanol petrol.Therefore car

7、ried out the annual output of 300000 tons of methanol project. The comparative analysis of the existi ng product ion process, determ ine the selecti on of low voltage Lurgi process to obta in crude methanolAccording to the knowledge of methanol synthesis section of material balanee, heat balance and

8、 equipment related calculation. Process for the main equipment synthesis tower calculatio n and selecti on, the selected syn thetic metha nol reactor is shell and tube type of methanol synthesis tower, also make the process flow chart with control points and synthetic tower equipme nt diagra m銚銻縵哜鳗鸿

9、锓謎諏涼。Key words: metha nol; syn thesis; process desig nii甲醇最早是由木材和木质素干馏制得俗称 木醇”其分子式为CH30H,是重要的有机 化工原料之一，是碳化学、有机及精细化工的基础原料，又是优质的能源载体。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。长期以来，甲醇除少量直接用于溶剂外，人们一直把甲醇作为农药、染料、医药等工 业的原料。尽管国内甲醇的传统消费领域如甲醛、醋酸等行业受房地产调控政策等因素影 响，产量增速有所放缓，但新兴应用领域如甲醇燃料、甲醇制烯烃等行业在石油供需缺口 下迅速发展。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。近十年来，我国的甲醇工业有了突飞猛进的发展，

10、在原料路线、生产规模、节能降耗、 过程控制与优化、产品市场与其他化工产品联合生产等方面都有了新的突破与进展。尤其 我国是煤炭生产和消费大国，除了用煤直接气化生产甲醇外，由于炼焦工业采用洁净工艺 和综合利用，焦炉煤气将成为我国甲醇生产的新原料。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。据了解，目前国内已投产的甲醇制烯烃企业共四家，包括神华包头60万吨烯烃装置、神华宁煤50万吨烯烃装置、大唐46万吨烯烃装置以及中原石化 60万吨烯烃装置。2012 年上半年数据显示，甲醇制烯烃产量约 60万吨，应用甲醇167.7万吨，仅2012年上半年 神华包头煤制烯烃项目实现销售收入 31亿元、利润6亿元，取得较好的效益。而甲醇燃

11、料的推广应用，更会使甲醇的需求市场进一步扩张。2009年5月，车用燃料甲醇及车 用甲醇汽油（M85）两个国家标准正式发布，标志着以甲醇为基础调配大比例M85甲醇汽油的时机已经成熟。因此，甲醇在化学工业中的作用必将越来越重要。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。9第一章概述1.1甲醇的概述1.1.1理化性质甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，常温下对金属无腐蚀性（铅、铝 除外），略有酒精气味。分子量32.04,相对密度0.792（20/4C）,熔点-978C,沸点645C, 燃烧热725.76kJ/mol，闪点12.22C ,自燃点463.89C ,蒸气密度1.11 ,蒸气压 13.33kPa（10

12、0mmHg 21.2C），蒸气与空气混合物爆炸极限 636.5 % （体积比），能与水、 乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，但是不与石油醚混溶，遇热、 明火或氧化剂易燃烧5。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。1.1.2制法1661年英国波义耳（Boyle）首先在木材干馏的液体产品中发现了甲醇，木材干馏成 为工业上制取甲醇最古老的方法。1834年，杜马（Dumas）和彼利哥（Peligot）制得了甲 醇纯品。1857年法国伯特格（Berthelot）用一氯甲烷水解制得甲醇。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。合成甲醇的工业生产始于1923年。德国巴登苯胺纯碱（BASF）公司首先建成以一氧 化碳和氢为原料

13、、年产300t甲醇的高压合成法装置，从 20世纪20年代至60年代中期， 所有甲醇生产装置均采用高压法，即操作压力为3035MPa，采用锌铬催化剂。1966年，英国帝国化学工业（ICI）公司研制成功铜基催化剂，并开发了低压合成甲醇工艺，即ICI工艺。20世纪70年代中期以后，世界上新建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及 其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成 气（一氧化碳和氢）。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。单产甲醇（分高压 法低压和中压法），或与

14、合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除 甲醚，精馏而得成品甲醇。高压法为 BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大，加 工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。1.1.3用途甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药 的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧5。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。1.2由CO和H2合成甲醇甲醇合成反应是可逆的强放热反应，受热力学及动力学控制，

15、通常在单程反应器中，CO和CO2的单程转化率比较低，需要把未反应的 CO、CO2和H2与甲醇分离，然后通过 循环压缩机再压缩到反应器中进一步反应。为确保反应器出口气体中有较高的甲醇含量， 一般采用较高的反应压力。根据合成过程所采用压力的不同，可分为高压法、中压法和低 压法。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。图1.1甲醇合成流程图1.2.1高压法CO和H2在高温（340420C）高压（30.050.0MPa）下，用锌一铬氧化物作催化 剂合成甲醇。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。高压法是最早的甲醇合成工艺流程，此法的特点是技术成熟，但投资及生产成本较高。1.2.2低压法以CO和H2为原料在低压（5.0MPa）和相对较低

16、温度（275C左右）下，采用铜基催 化剂合成甲醇。目前，低压法甲醇合成技术主要是英国I.C.I低压法和德国Lurgi低压法。此外，还有 美国电动研究所的三相甲醇合成技术，三相甲醇合成技术虽已研究成功，但尚未进行大规 模生产。峴扬爛滾澗辐滠兴渙藺。（1）I.C.I低压法1966年，英国I.C.I公司在成功地开发了铜基低压甲醇合成催化剂之后，建立了世界上第一个低压法甲醇合成工厂，即英国Teesside地区Billingham工厂该厂以石脑油为原料，日产甲醇 300t。至V 1970年，最多日产量能达到700t。催化剂使用 寿命可达4年以上。由于低压法合成的粗甲醇杂质含量比高压法得到的粗甲醇杂质含量

17、低 得多，净化比较容易，利用双塔精馏系统便可以得到纯度为99.85%的精制产品甲醇。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。煤炭气化煤气合成甲醇与以石脑油、天然气、重油为原料合成甲醇的合成工艺是相同 的，区别在于它们制备甲醇原料气的方法和工序不同。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。(2) Lurgi 低压法 20 世纪 60 年代末，德国 Lurgi 公司在 Un io n Kraftstoff Wesseli ng 工厂建立了一套年产4000t的低压法甲醇合成示范装置。在取得必要的数据及经验后，于 1979年底，Lurgi公司建立了 3套总产量超过30万吨每年的工业装置。Lurgi低压法甲醇 合成工艺与I.C.1低压工艺

18、的主要区别在于合成塔的设计，该工艺采用管壳型合成塔，催化 剂装填在管内，反应热由管间的沸腾水移走并副产中压蒸汽。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。Lurgi低压法甲醇合成工业化后，很快得到广泛应用。Lurgi低压法合成甲醇的主要特点如下。 采用管壳式合成塔。这种合成塔温度容易控制，同时，由于换热方式好，催化剂床层温度分布均匀，可以防止铜基催化剂过热，可延长催化剂寿命，且副反应大大减少，允 许含CO高的新鲜气进入合成系统，因而单程气体转化率高，出口反应气体含甲醇7%左右，循环气量较少，设备、管道尺寸小，动力消耗低。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 无需专设开工加热炉，开车方便，开工时直接将蒸汽送入甲醇合成塔将催化剂加

19、热 升温。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 合成塔可以副产中压蒸汽，非常合理地利用了反应热。 Lurgi低压法合成甲醇投资和操作费用低，操作简便，不足之处是合成塔结构复杂， 材质要求高，装填催化剂不方便3。陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。目前，低压法甲醇技术主要是英国I.C.I法和德国Lurgi法，这两种方法的工艺技术见 下表。表1.1 I.C.I法和Lurgi法制甲醇工艺技术指标项目I.C.I 法Lurgi 法合成压力/MPa55合成反应温度/C23070225250催化剂成分Cu-Zn-AICu-Z n-AI-V空时产率/t/m 3 h0.330.65进塔气中CO含量/%912出塔气中CH3OH含量/%345

20、6循环气：新鲜气10:15:1合成反应热的利用不副产中压烝汽副产中压烝汽合成塔形式冷激型管束型设备尺寸设备较大设备紧凑合成开工设备要设加热炉不设加热炉综上所述，本设计将采用Lurgi低压法合成甲醇。1.2.3中压法为弥补低压法产量低体积大的情况，出现了中压法合成甲醇的工艺流程，它是在低压 法基础上开发的在10MPa左右压力下合成甲醇的方法。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。1.3甲醇生产技术的发展趋势近年来，国内外甲醇生产技术发展有以下几个趋向：（1）原料路线多样化。（2）生产规模大型化。（3）合成压力从高压转为低压。（4）多采用铜基催化剂。（5）节能降耗，充分利用余热，降低能耗。（6）过程控制自动化。（

21、7）联合生产普遍化。第二章工艺流程设计2.1甲醇合成甲醇合成的典型工艺主要是：低压工艺(I.C.I工艺、Lurgi工艺)、中压工艺、高压工 艺。甲醇合成工艺中最重要的工序是甲醇的合成，关键技术是催化剂和反应器，本设计采 用的是低压Lurgi 成工乙。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。2.1.1反应方程式合成工段，5MPa下发生一系列反应主反应：CO+H2 CH3OH+102.37 kJ/kmol(2-1)懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。副反应：2CO+4H2 (CH3)2O+H2O+200.3 kJ/kmol(2-2)謾饱兗争詣繚鮐癞别濾。CO+3H2 CH4+H2O+115.69 kJ/kmol(2-3)呙铉們欤

22、谦鸪饺竞荡赚。4CO+8H2C 4H9OH+3H2O+49.62 kJ/kmol(2-4 )莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。CO2+H2 CO+H2O-42.92 kJ/kmol(2-5)麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。2.1.2合成法反应机理(1)反应机理本反应采用铜基催化剂，5MPa、250E左右反应，清华大学高森泉、朱起明等认为其 机理为吸附理论，反应模式为： 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。H2+2 2H (2-6)CO+H HCO(2-7)HCO +HHCO (2-8)H2CO - +2H- CHOH+3(2-9)CH3OH- CH3OH+-(2-10)反应为(2-6) (2-7)控制，即吸附控制由CO加H2合成

23、甲醇是一个可逆反应：CO+2H2? CH 30H(气)(2-11)風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。该反应在不同温度下的反应焓列为下表(oE*pl 200N/m在该催化剂质量检验规定的活性检测条件下，其活性为：230C时，催化剂的空时收率 1.盹/ ( L.h)250C时，催化剂的空时收率 1.5&g/ ( L.h)在正常情况下，使用寿命在2年以上。表2.5 XNC-98型与C型催化剂的性能对比催化剂型号合成塔进口温度加入量(kg/h)甲烷单耗(t/t)甲醇收率甲醇产率-3-1t.m .h甲醇产量(t/h)初期末期C2102246700.482100.4590.72XNC-982002309000.432

24、290.4998.93由表2.5及生产实际知，XNC-98型催化剂具有以下性能优点: 易还原。 低温活性好，日产量高。75%负荷下的甲醇产量（4.1t/h）接近装置满负荷设计甲醇 产量（4.17t/h）。穡釓虚绺滟鳗絲懷紆泺。 适用温区宽，使用寿命长。合成塔进口温度可调温区，C型催化剂为14C,而XNC-98型则为30C。随着可调温区的增加，催化剂的使用寿命也相应延长。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。 选择性好。75%负荷下合成系统未发现结蜡，粗甲醇质量符合设计要求。 可适用于含高浓度CO2的合成气。50%负荷下，C型催化剂CO2加入量最高不超过670 kg /h，而XNC-98型催化剂则最高可达900

25、 kg/h。75%负荷时，使用XNC-98型催化剂， 当入塔气中CO2组分体积分数高达5%时，生产运行情况仍良好，收率和物耗均较低，催 化剂仍能保持较高活性，产品质量符合质量标准的要求。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。综上所述，XNC-98型催化剂的活性、选择性及使用寿命等主要技术经济指标均优于 进口催化剂及国产 C型催化剂，所以本设计选用四川天一科技股份有限公司研制的 XNC-98型催化剂。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。2.1.5合成工序工艺操作条件的论证与确定（1）操作温度甲醇合成催化床层的操作温度主要是由催化剂的活性温区决定的。操作温度的控制也 是一个操作费用的控制问题，在设计中，需要延长催化剂的使用寿命

26、，防止催化剂的迅速 老化和活性衰减。一般而言，在催化剂的使用初期，反应温度维持较低水平，随着使用时 间的增加，逐步提高反应温度。惬執缉蘿绅颀阳灣愴鍵。本设计采用Lurgi公司固定管板列管合成塔，管间走沸腾水，副产中压蒸汽，床层内 温差很小，接近最佳温度操作曲线；采用的甲醇合成催化剂为国产XNC-98型，由它的性质可知，适用的温度范围为 200290C。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。（2）操作压力压力是甲醇合成反应的一项重要工艺条件。甲醇合成反应时分子数变少，因此增加压 力对反应有利，由于压力高，组分的分压提高，因而催化剂的生产强度也提高。操作压力 的选用与催化剂的活性有关。早期的高压法甲醇合成工艺采用

27、锌基催化剂，由于活性差， 需要在高温高压下操作，操作压力为2535MPa,操作温度为350420C。在较高的压力 和温度下，一氧化碳和氢气生成甲烷、异丁醇等副产物，这些副反应的反应热高于甲醇合 成反应，使床层温度提高，副反应加速，如果不及时控制，会造成温度急剧升高而破坏催 化剂。近年来普遍使用的铜基催化剂，其活性温度范围在200300C，有较高的活性。本设计采用的是低压法（入塔压强为 5.14MPa）合成甲醇。嚌鳍级厨胀鑲铟礦毁蕲。(3) 气体的组成对于甲醇合成原料气，应维持f二H2-CO2 / CO CO2 =2.102.15,并保持一定的二氧化碳。由于新鲜气中 H2 -CO2 / CO C

28、O2略大于2,而反应过程中氢与一氧化碳、二氧化碳的化学计量比分别为2:1和3:1,因此循环气中的比例 H2 -CO2 / CO - CO2远大 于2，合成塔中氢气过量，对减少副反应是有利的。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。甲醇合成过程中，需要一定的二氧化碳存在以保持催化剂的高活性， 但一般不超过5%。(4) 空速空速不仅是一个与合成回路气体循环量相关联的工艺参数，也是一个影响综合经济效益的变量。甲醇合成过程中，首先甲醇合成塔内的气体空速必须满足催化剂的使用要求，空速过低，结炭等副反应加剧；空速过高，系统阻力加大，能耗增加，催化剂的更换周期缩短，合成系统投资加大。空速的选择需要根据每一种催化剂的特性，在一

29、个相对较小的3131范围内变化。XNC-98的空速要求为600015000 m h-，本设计空速设定为12000 m h-。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。2.1.6低压Lurgi甲醇合成工艺(1)其合成工序为：粗甲醇图2.2合成工序净化后的原料气，经预热加压，在 5.14MPa、220E下，从上而下进入Lurgi反应器, 在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度 250 E左右，甲醇7%左右，因此，原料气必 须循环。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。 甲醇的合成甲醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅速移走反应热，本设 计采用Lurgi管壳式反应器，管程走反应气，壳程走 4MPa的沸腾水。 饪箩狞屬

30、诺釙诬苧径凛。 甲醇的分离甲醇在高压下容易冷凝，基于这个原理，甲醇的分离采用冷凝分离法，高压下与液相呈平衡的气相甲醇含量随温度降低而降低，压力增加而下降。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。表2.6 5MPa下不同温度气相甲醇的饱和含量TC0102030Y mol %0.2860.4450.6730.990由上表可知，通过水冷可以使气相甲醇含量下降到0.99%( 5MPa),补充新鲜气后可以使这一值下降到0.5%下，故分离甲醇只需水冷已经足够，不需要氨冷，水冷后设分 离器，并定期将冷凝下来的甲醇排入粗甲醇贮槽。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。 气体的循环气体在合成系统内的循环是依靠透平循环压缩机提供动力实现的。 新鲜

31、气的补充与惰性气的排放新鲜气在粗甲醇分离后补充，一般在联合压缩机出口处加入。在合成过程中，未反应 的惰性气体累积在系统中，需要进行排放，该气体一般在压缩机前，甲醇分离器后排放撷伪氢鱧轍幕聹諛詼庞。(2)低压Lurgi法甲醇合成工艺流程CP图2-3 Lurgi低压法甲醇合成工艺这个流程是德国Lurgi公司开发的甲醇合成工艺，流程采用管壳式反应器，催化剂装 在管内，反应热由管间沸腾水带走，并副产中压蒸汽，甲醇合成原料在透平循环压缩机内 加压到5.2MPa循环，混合气体在进反应器前先与反应后气体换热，升温到220E左右，然后进入管壳式反应器反应，反应热传给壳程中的水，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约

32、 在250E，含甲醇7%左右，经过换热冷却到40C，冷凝的粗甲醇经分离器分离。分离粗 甲醇后的气体适当放空，控制系统中的惰性气体含量。这部分空气作为燃料，大部分气体 在进入透平压缩机加压后返回合成塔，合成塔副产的蒸汽及外部补充的高压蒸汽一起进入 过热器加热到50 E，带动透平压缩机，透平后的低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源o踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。第三章生产工艺计算3.1甲醇生产的物料平衡计算3.1.1合成工段物料衡算已知：年产300000吨粗甲醇，每年以320个工作日计算，原料气组成如表组分H2COCO2CH4N2Ar未知物总计组成mol%68.9227.061.520.1300.3030.2

33、671.8100图3.1合成物料流程图粗甲醇组成(wt): Lurgi低压合成工艺甲醇：93.89%轻组分以二甲醚(CH3)2O计:0.188%重组分以异丁醇C4H9OH计:0.026%水：5.896%所以可知：每小时产粗甲醇：300000 1000 =39062.5Kg/h错误！未指定书签 320 疋 24根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为：甲醇：36675.78 Kg/h1146.12 kmol/h325673.09 Nm /h婭鑠机职錮夾簣軒蚀骞。二甲醚:73.44 Kg/h1.597 kmol/h335.77 Nm /h譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。异丁醇：10.16 Kg/h0.137 k

34、mol/h33.069 Nm /h俦聹执償閏号燴鈿膽賾。水：2303.13 Kg/h127.95 kmol/h32866.08 Nm /h缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。合成甲醇的化学反应为:CO+3H2 CH4+H2O+115.69 kJ/kmol(3-3)鑣鸽夺圆鯢齣慫餞離龐。4CO+8H2C 4H9OH+3H2O+49.62 kJ/kmol(3-4)榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。CO2+H2T CO+H2O-42.92 kJ/kmol(3-5)逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。生产中，测得每生产1吨粗甲醇生成甲烷7.56 Nm3,即0.34 kmol，故CH4每小时生(3-2)癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。主反应：C0+H2

35、 CH3OH+102.37 kJ/kmol(3-1)骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。副反应：2CO+4H2 (CH3)20+H20+200.3 kJ/kmol成量为：7.56 39.0625 = 295.3125Nm3，即 13.184 kmol/h, 210.944 Kg/h。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。忽略原料气带入量，根据(3-2)(3-3)(3-4)得反应(3-5)生成的水的量为：127.95-1.597-13.184-3 0.137 =112.758kmol/h，即在 CO 逆变换中生成的 H2O 为 112.758 kmol/h，即2525.78 Nm/h。誦终决懷区馱倆侧澩赜。表3.15.06M

36、Pa、40C时气体在甲醇中的溶解组分H2COCO2N2ArCH4溶3 *丄m /t甲醇00.6823.4160.3410.3580.682解m3/h01.0085.0510.5040.5291.008度据测定：35E时液态甲醇中释放CO、CO2、H2等混合气中每立方米含37.14 g甲醇， 假定溶解气全部释放，则甲醇扩散损失为：医涤侣綃噲睞齒办銩凛。37 140.592 1.0085.051 0.504 1.0080.301kg /h1000即 0.0094kmol/h, 0.211Nm3/h。根据以上计算，则粗甲醇生产消耗量及生产量及组成见附表1。为避免惰性气体积累，必须将部分循环气从反应系

37、统排出作为驰放气，以使反应系统中惰性气体含量保持在一定浓度范围。设新鲜气量为G新鲜气，驰放气为新鲜气的9%，驰放气组成与循环气相同。见下表。胪当为遙头韪鳍啰晕糞。表3.2驰放气组成组分H2COCO2CH4N2ArCH3OHH2Omol %79.316.293.504.793.192.300.610.01因为：G 新鲜气G消耗气 +G 驰放气所以：G新鲜气=G消耗气+0.09 G新鲜气=80984.34+0.09 G新鲜气3贝U:G 新鲜气=88993.78 Nm3/h新鲜气组成见下表表3.3甲醇合成新鲜气组成组分H2COCO2CH4N2Ar其他总计3Nm3/h61334.5124081.721

38、352.71115.69269.65237.611601.8988993.78组成68.9227.061.520.130.3030.2671.8100mol%测得甲醇合成塔出塔气中含甲醇7.12%。根椐表附录A、表3.3,设出塔气量为G出塔。又知醇后气中含醇0.61%。鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。所以有：25673.9.61%G醇后=7.12%GwG醇后=G出塔-（G醇+ G副+ G扩）+Gch4=G 出塔-28578.22所以有：G 出塔=391686.02Nm3/hG循环气=G出塔-（G醇+ G副+ G扩）+Gch4-G 驰放气=391686.02 - 28578.22- 0.09 88993.

39、783=355098.36 Nm /h甲醇生产循环气量及组成见表3.4表3.4甲醇生产循环气量及组成组分流量m h组成% vCO22335.696.29CO212428.443.50H2281628.5179.31N211327.643.19CH417009.214.79Ar8167.262.30CH3OH2166.100.61H2035.510.01总计355098.36100G入塔=G循环气+G新鲜气=355098.36+88993.783=444092.14 Nm3/h由表3.3及表3.4得到表3.5表3.5甲醇生产入塔气流量及组成单位：Nm3/h组分流量m3/h组成% vCO46417

40、.4110.45CO213781.153.10H2342963.0277.23N211597.292.61CH417124.93.86Ar8404.871.89CH3OH2166.100.49H2O35.510.008总计444092.14100又由G出塔=:G入塔-G消耗+ G生成根据附录A、表3.5得表3.6。表3.6入出塔各组分汇总组分入塔m3 / h消耗m3 /h生成m3 / h出塔m3 / h组成% vCO46417.4123527.4522889.965.87CO213781.152530.83111250.322.89H2342963.0254925.5572288037.4673.90N211597.290.5041159